2018-03-09
1702
Многие виды растений в процессе эволюции выработали специфические приспособления к широкому спектру почвенных факторов, определяющих тепловой, воздушный и водный режим почвы, ее гранулометрический и химический состав. Эдафические условия произрастания культивируемых растений обусловлены также орографическими (рельеф и микрорельеф), биотическими и антропогенными факторами.
Вопросы эдафической адаптации растений имеют важное значение с точки зрения эффективного использования почвенно-климатических условий, характерных для каждой зоны. Большинство исследователей подчеркивают первостепенную роль корневой системы в адаптации растений к эдафическим факторам.
Решающее влияние на формирование величины и качества урожая оказывают физико-химические и другие свойства почвы. При этом особенно важную роль играет химический состав почвы, из которой в течение биологических циклов растения поглощают около 60 элементов.
Характер эдафической адаптации разных видов растений весьма специфичен. Более того, специфична и адаптация растений к каждому из почвенных компонентов в отдельности. Разная степень развития морфоанатомических структур у растений находится в прямой причинной связи с гранулометрическим составом почвы, а среди растений имеются формы, приспособленные к росту на уплотненной или рыхлой почве. Так, рожь более приспособлена к легким почвам, чем пшеница. Широко известны экотипы костреца безостого, приспособленные к песчаным (легки) и болотным (тяжелым) почвам и соответственно различающиеся по длине корневища (длинные – у песчаных, короткие – у болотных).
Соотношение массы корневой и надземной систем растения в значительной мере зависит от условий внешней среды и обычно увеличивается при недостатке влаги и питательных веществ, а также низких уровнях температуры почвы и содержания в ней кислорода. В стрессовых условиях большую часть ассимилятов растения расходуют на формирование корней, а виды растений, типичные для неблагоприятных почвенно-климатических зон, характеризуются более высоким и менее вариабельным соотношением «корень – побег».
Способность поглощать, накапливать и использовать минеральные элементы у разных видов и сортов растений неодинаковы. У них также различается и потребность в питательных веществах. Они обладают селективной (избирательной) способностью поглощать различные элементы из почвы. Например, подсолнечник может погибнуть вследствие неспособности поглощать из почвы кальций при высоком соотношении магния и кальция в отличие от ржи, которая хорошо растет при разных соотношениях этих элементов. Наибольшей чувствительностью к недостатку марганца отличается овес, менее чувствительны пшеница и ячмень. Низкую устойчивость растений овса объясняют слабой его способностью поглощать марганец. Установлено также, что растения овса более чувствительны к хлорозу, обусловленному дефицитом ионов железа.
Различия между видами и сортами по их способности поглощать минеральные элементы и использовать их для формирования урожай имеют важное значене в условиях адаптивной интенсификации растениеводства. Так, биосинтез сухих веществ на единицу поглощенных элементов питания варьирует от 1,6 у люпина до 4,3 у клевера. Считается, что среди культивируемых видов растений кукуруза наиболее эффективно использует поглощенный азот и калий, хотя и многие другие культуры способны поглощать эти же элементы в значительно большем количестве. Сорта озимой пшеницы, поглощавшие азот с максимальной эффективностью, оказались наиболее высокоурожайными, хотя содержание белка в их зерне было самым низким. Многие виды растений поглощают столько питательных веществ, сколько необходимо для их роста.
В практическом плане важно учитывать, что для обеспечения оптимального роста растений необходим весь комплекс элементов питания. Азотные удобрения будут эффективны только на достаточном фоне фосфорно-калийного питания. Ни один важнейший элемент питания нельзя заменить другим элементом. Это обстоятельство является основополагающим в адаптивной системе применения удобрений при выращивании сельскохозяйственных культур.
Недостаток, как и избыток, химических элементов в почве нередко приводит к физиологическим заболеваниям (хлороз, некроз), а также к различным физиологическим нарушениям, приводящим к угнетению растений и морфофизиологическим изменениям (задержка роста, нарушение репродуктивных процессов, позднее созревание и т. д.).
Исключительно важное значение имеет устойчивость культивируемых растений к засолению почвы, или солеустойчивость, поскольку засоленные в той или иной степени почвы занимают около 30 % суши. Засоление связано с высокой концентрацией в почве хлоридов, сульфатов, карбонатов и может быть хлоридным, сульфатным, содовым, а также комбинированным. В зависимости от устойчивости к засолению выделяют две группы растений: галофиты (солевыносливые, выдерживающие высокие концентрации солей) и гликофиты (почти все культивируемые растения, с пониженной солеустойчивостью).
Вредное действие засоления субстрата на растения является следствием ионных и осмотических эффектов. В ряде случае засоление усугубляет недостаток или токсичность ионов элементов питания. При высоком уровне засоления повреждение растений может проявляться в таких симптомах, как ожог кончиков листьев, напоминающий стресс от засухи. К одной из главных причин повреждения растений в условиях засоления относится нарушение процессов обмена азотистых веществ (замедляется синтез белков, усиливается гидролиз запасных белков, в результате чего в растениях накапливаются вещества, оказывающие токсическое действие). Повреждающее действие засоления зависит от многих других факторов окружающей среды, оно обычно возрастает с повышением температуры, что обусловлено повышением интенсивности транспирации.
У большинства гликофитов солеустойчивость обеспечивается за счет избежания, то есть сокращения периода вегетации, предотвращения или уменьшения поглощения ионов солей благодаря низкой проницаемости протоплазмы клеток, выделения и вытеснения ионов солей, а также их разбавления. При этом у растений расширяется диапазон осмотического давления в клетках. На ранних этапах онтогенеза (прорастание-всходы-кущение), а также в период формирования репродуктивных органов растения обычно характеризуются наименьшей солеустойчивостью. Именно прорастающие семена и проростки весьма чувствительны к засолению.
Степень устойчивости к засолению у разных культур и даже сортов различная. Сильную и очень сильную степень засоления (0,6-1,0 % солей от сухой массы почвы) выдерживают такие солеустойчивые культуры, как сахарная свекла, пырей, кострец безостый, райграс, кормовая капуста, сорговые культуры. При средней степени засоления (0,4-0,6 % солей) могут произрастать ячмень, рожь, пшеница, хлопчатник, тимофеевка, ежа сборная, донник. И только слабую и незначительную степень засоления выдерживают такие несолестойкие культуры, как кукуруза и большая часть бобовых – фасоль, вика, горох, соя.
